既有軟基道路擴(kuò)建中泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用研究

孫 文

（四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610000）

0 引言

公路改擴(kuò)建工程當(dāng)中，對(duì)于某些軟基道路，如果不采取針對(duì)措施處置新舊路基間的差異沉降問題，極易導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)損壞，差異沉降程度過大路段，路面甚至出現(xiàn)開裂等病害，在某些情況下會(huì)嚴(yán)重影響行車安全。因此，對(duì)路基差異變形進(jìn)行有效處置，為工程施工提供有效指導(dǎo)至關(guān)重要，本文也將以此為基礎(chǔ)分析泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用模式。

1 軟基道路擴(kuò)建背景

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的出行需求增加，致使一般道路的交通流量呈現(xiàn)出明顯上升趨勢(shì)。為了保證現(xiàn)有道路服務(wù)水平能夠滿足日常交通需要，急需有計(jì)劃、有目的的對(duì)既有道路進(jìn)行加寬，優(yōu)化道路結(jié)構(gòu)，提升道路通行能力。道路在使用過程中的路用性能會(huì)受到車輛載荷、環(huán)境因素的往復(fù)循環(huán)影響，使得道路的質(zhì)量下降，服務(wù)水平也隨之降低。長(zhǎng)此以往，車輛的行駛安全和物流交通都會(huì)產(chǎn)生不良影響，降低對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的貢獻(xiàn)程度。

當(dāng)前道路擴(kuò)建工程中，道路軟土地基的處理工作一直是重點(diǎn)和難點(diǎn)。一般針對(duì)軟土地基的處理方法總結(jié)上，可歸納為三種類型：一是加快軟土地基的固結(jié)沉降方法，二是提升軟土地基承載力的方法，三是減小上覆荷載產(chǎn)生附加應(yīng)力的方法。既有道路拓寬工程往往針對(duì)通行量接近飽和狀態(tài)的道路，加快固結(jié)沉降的方法因施工周期較長(zhǎng)，本就急需改善通行條件的道路難以接受長(zhǎng)期的打圍施工，因而在工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍并不廣泛。同樣，提升軟土地基承載力的方法，其實(shí)質(zhì)是加固地基基礎(chǔ)，然而如果為保通而單純進(jìn)行拓寬段加固，將導(dǎo)致后期運(yùn)營(yíng)過程中，容易出現(xiàn)因新老路基土體強(qiáng)度不一，差異沉降治標(biāo)不治本等情況，造成更嚴(yán)重的差異沉降，因此，這一方法在實(shí)際的路基拓寬領(lǐng)域中也并不常見。采用泡沫輕質(zhì)土實(shí)際就是第三種方法，利用自身輕質(zhì)的特點(diǎn)，減小拓寬路基上覆土體荷載產(chǎn)生附加應(yīng)力，改善新舊路基差異沉降問題，這種方法在國(guó)內(nèi)外已得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)于2002 年引進(jìn)并發(fā)展了泡沫輕質(zhì)土技術(shù)，至今已在建設(shè)工程中廣泛應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土材料，無論是道路擴(kuò)建，隧道工程還是橋臺(tái)路基處理方面，都發(fā)揮著顯著作用。

2 泡沫輕質(zhì)土在既有軟基道路擴(kuò)建中的應(yīng)用

2.1 工程概況

某擴(kuò)建工程位于城市主交通干線區(qū)域，項(xiàng)目自北向南，路基寬度為8-15m 不等，原路下部為淺表層軟基，建設(shè)工程中采用換填5m 厚碎石對(duì)其進(jìn)行軟基處理，但并未對(duì)深層進(jìn)行處理。原路于1996 年建成投入使用，建成至今，繁重的交通已使局部路段出現(xiàn)了深達(dá)50cm 的沉降。為提升道路服務(wù)水平，現(xiàn)準(zhǔn)備對(duì)既有道路進(jìn)行加寬處理，加寬后的公路采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，主線雙向四車道，路基寬度30m，設(shè)計(jì)行車速度60km/h。

2.2 工程方案背景

新舊路基之間的差異沉降表現(xiàn)，首先是新老路基結(jié)合處出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。老路基經(jīng)過多年運(yùn)營(yíng)，在自身土體荷載和長(zhǎng)期的車輛荷載的雙重作用下，沉降已相當(dāng)穩(wěn)定；為保證新老路基間的土體參數(shù)一致，減少因材料差異引起的差異沉降，舊路拓寬往往采用和舊路同樣的路基填筑材料以保證材料的匹配性。然而新建路基未經(jīng)過長(zhǎng)期的荷載作用，固結(jié)沉降速度往往大于老路基，所以結(jié)合部位兩側(cè)經(jīng)常存在沉降差，這種沉降差會(huì)導(dǎo)致新老路基拼接區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力突變，而突變程度會(huì)隨著沉降深度的增加而增加。當(dāng)突變達(dá)到某個(gè)范圍后，路面結(jié)構(gòu)無法承受兩側(cè)應(yīng)力的突變值，導(dǎo)致路面本身出現(xiàn)縱向裂紋。這種縱向裂紋產(chǎn)生的滑移量達(dá)到某個(gè)閾值后，整個(gè)拓寬部分會(huì)產(chǎn)生橫向和豎向位移，特別是在降雨天氣下，水分沿著裂縫進(jìn)入路面，雨水的進(jìn)入導(dǎo)致下層路基強(qiáng)度降低，各種破壞性因素一直累積，導(dǎo)致新建路基面臨坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 軟土地基處理方案

本次擴(kuò)建工程施工區(qū)域周圍存在大量民房和建筑物，沿線平交路口數(shù)量眾多，若采用堆載預(yù)壓方式即加快軟土地基的固結(jié)沉降方法控制新老路基差異沉降，堆載預(yù)壓高度達(dá)到三米，工期時(shí)間相應(yīng)較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響周邊居民的正常出行。該工點(diǎn)周圍地下水位較高，在工期較為緊張的情況下，堆載預(yù)壓方式處治新老路基差異沉降難以達(dá)到理想效果。同時(shí)，本次擴(kuò)建工程所處的區(qū)域地基含水量比較大，壓縮性較高但滲透性比較差，是典型的軟土特征，采用提升軟土地基承載力的方法則需要在擴(kuò)建區(qū)域采用樁基礎(chǔ)的強(qiáng)處理，這種處理的工程造價(jià)相較于泡沫輕質(zhì)混凝土而言極高。

2.5 施工流程與施工方案

在施工前首先截?cái)嗔飨蜃鳂I(yè)區(qū)域的水源，在老路基硬路肩外設(shè)置攔水屏障，將路面水全部引至未施工段的區(qū)域排放。在泡沫混凝土施工開始前，需按照設(shè)計(jì)要求對(duì)老路堤的邊坡進(jìn)行清理。原有邊坡開挖工作可以按照泡沫輕質(zhì)土的施工進(jìn)度展開合理規(guī)劃，且一次開挖長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，否則會(huì)有坡面臨空，產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)的可能性。在泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行澆注前可對(duì)基底展開檢查驗(yàn)收，滿足軟基道路泡沫擴(kuò)建所要求尺寸、高程等參數(shù)[2]。

在整個(gè)施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，需保障泡沫輕質(zhì)土漿物混合均勻，并快速混合進(jìn)行管道輸送。需注意的是輸送過程中如果出現(xiàn)振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致氣泡消解，輕質(zhì)土的空氣含量和濕度都會(huì)發(fā)生改變，流動(dòng)性隨之下降。此時(shí)要根據(jù)實(shí)際需求更換為泵管輸送方式，輸送距離盡量保持在300m 以下[3]。澆筑時(shí)要考慮到輕質(zhì)土自身的重量并考慮水化熱帶來的不利影響。另外，如果選擇雨期施工，那么還應(yīng)嚴(yán)格做好防水措施和排水措施，防止大量水土流向低處的輕質(zhì)土澆筑面，影響已經(jīng)施工完畢的泡沫輕質(zhì)土。一般情況下，在路基邊坡的交接部位可以采取防水措施避免水分大規(guī)模進(jìn)入。如輕質(zhì)土表面已經(jīng)具有消泡情況應(yīng)快速處理。澆筑過程結(jié)束后利用薄膜覆蓋進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，提升土質(zhì)強(qiáng)度。具體的施工環(huán)節(jié)應(yīng)按照《氣泡輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)范》、《現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路基設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求來進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

泡沫輕質(zhì)土在當(dāng)前軟基道路的改擴(kuò)建工程中可以發(fā)揮關(guān)鍵作用，且泡沫輕質(zhì)土的特性可以有效解決新舊路肩差異沉降問題。在未來的工程當(dāng)中進(jìn)一步提升泡沫輕質(zhì)土的均勻性，減少各類短板條件的不利影響，對(duì)泡沫輕質(zhì)土的成品保護(hù)能起到穩(wěn)定的保障作用，也能為今后的道路擴(kuò)建、隧道減荷等工程提供技術(shù)支持。